โครงสร้างอะตอมกับโครงสร้างผลึก
ในบทความนี้ เนื้อหาหลักจะอยู่ที่การจัดเรียงภายในของอะตอมและคริสตัล สิ่งที่เราเห็นจากภายนอกเป็นผลมาจากการจัดเรียงภายในของอะตอมหรือโมเลกุล บางครั้งมุมมองภายนอกอาจแตกต่างจากโครงสร้างภายใน แต่ก็ไม่ได้แยกจากกันโดยสิ้นเชิง
โครงสร้างอะตอม
อะตอมเป็นส่วนประกอบเล็กๆ ของสารที่มีอยู่ทั้งหมด พวกมันเล็กมากจนเราไม่สามารถสังเกตด้วยตาเปล่าได้ โดยปกติอะตอมจะอยู่ในช่วงอังสตรอม ด้วยการค้นพบอนุภาคย่อยของอะตอม คำถามต่อไปสำหรับนักวิทยาศาสตร์คือการหาวิธีจัดเรียงอนุภาคในอะตอมในปี 1904 ทอมป์สันได้นำเสนอแบบจำลองพุดดิ้งพลัมเพื่ออธิบายโครงสร้างอะตอม สิ่งนี้กล่าวว่าอิเล็กตรอนกระจัดกระจายอยู่ในทรงกลมที่มีประจุบวกกระจัดกระจายเพื่อทำให้ประจุลบเป็นกลาง การกระจายตัวของอิเล็กตรอนเหมือนกับการกระจัดกระจายของลูกพลัมในพุดดิ้ง จึงมีชื่อเรียกว่า "แบบจำลองพุดดิ้งพลัม" ต่อมา Ernest Rutherford ได้ทำการทดลองที่นำไปสู่การค้นพบรายละเอียดที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม พวกเขายิงอนุภาคแอลฟาไปที่แผ่นทองคำบางๆ และพบข้อมูลต่อไปนี้
• อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุแผ่นทอง
• มีการเบี่ยงเบนอนุภาคบางส่วน
• อนุภาคอัลฟาบางส่วนเด้งกลับมาตรงๆ
ข้อสังเกตเหล่านี้ช่วยให้พวกเขาได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้
• อนุภาคแอลฟามีประจุบวก ส่วนใหญ่ผ่านแผ่นทองคำเปลว หมายความว่าข้างในมีที่ว่างมากมาย
• บางตัวเบี่ยงออกเพราะเคลื่อนเข้าใกล้ประจุบวกอีกตัวหนึ่ง แต่จำนวนการโก่งตัวนั้นต่ำมาก หมายความว่าประจุบวกจะกระจุกตัวเป็นบางจุด และที่นี่ได้ชื่อว่าเป็นนิวเคลียส
• เมื่ออนุภาคแอลฟาสัมผัสกับนิวเคลียสโดยตรง มันจะกระเด้งกลับโดยตรง
จากผลการทดลองข้างต้นและจากการทดลองอื่นๆ ในภายหลัง ได้มีการอธิบายโครงสร้างอะตอม อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอน นอกจากนิวตรอนและโพซิตรอนแล้ว ยังมีอนุภาคย่อยของอะตอมขนาดเล็กอื่นๆ ในนิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสเป็นออร์บิทัล พื้นที่ส่วนใหญ่ในอะตอมว่างเปล่า แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวก (ประจุบวกเนื่องจากโปรตอน) และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะรักษารูปร่างของอะตอม
โครงสร้างคริสตัล
โครงสร้างผลึกคือการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลในผลึก มีการจัดเรียงสามมิติในอวกาศ โดยปกติ ในคริสตัลจะมีการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลบางอย่างซ้ำๆ หนึ่งในหน่วยที่ทำซ้ำของคริสตัลมีชื่อว่า "เซลล์หน่วย" เนื่องจากการจัดเรียงซ้ำนี้ จึงมีรูปแบบและลำดับระยะยาวในคริสตัลโครงสร้างผลึกกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีหลายอย่าง เช่น โครงสร้างแถบอิเล็กทรอนิกส์ ความแตกแยก ความโปร่งใส ฯลฯ ระบบผลึกคริสตัลมีอยู่ 7 ระบบ ซึ่งจัดประเภทตามรูปร่าง พวกเขาเป็นลูกบาศก์, tetragonal, orthorhombic, หกเหลี่ยม, ตรีโกณมิติ, triclinic และ monoclinic ตามคุณสมบัติแล้ว คริสตัลยังสามารถแบ่งได้เป็นผลึกโควาเลนต์ เมทัลลิก อิออน และโมเลกุล
โครงสร้างอะตอมและโครงสร้างผลึกแตกต่างกันอย่างไร
• โครงสร้างอะตอมให้แนวคิดเกี่ยวกับรูปร่างของอะตอมและการจัดเรียงอนุภาคย่อยของอะตอมในอะตอม โครงสร้างผลึกบอกวิธีการจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลในของแข็งผลึกหรือของเหลว
• โครงสร้างอะตอมโดยรวมเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับอะตอมทั้งหมด ยกเว้นจำนวนอนุภาคอะตอมย่อย แต่มีรูปแบบโครงสร้างผลึกจำนวนมาก